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手性,作为物质中最为重要的性质之一,已经得到了广泛关注。其主要原因是手性材料在化学、生物化学、药理学、医学等很多领域都扮演着重要角色。在过去的几十年中,很多科研者致力于合成新型手性纳米材料,其中,金属纳米颗粒由于具备等离子体效应以及化学稳定性,其手性材料备受关注。然而,金属的毒性以及高成本却限制了其商业化应用。因此,制备和发展新型非金属手性纳米材料迫在眉睫。最近几年,碳材料由于其存储丰富、低毒性以及廉价而得到青睐。碳量子点,作为尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料,具备生物兼容性、低毒性、光化学稳定性以及强的荧光性质,逐渐被各界认可。此外,石墨烯及其衍生物,作为另一种新兴的碳纳米材料,由于其自身优异的磁性、热学、机械性能以及电性质,也成为研究的热点。因此,在碳点和石墨烯中引入手性,必将会赋予更多优异的性能。本文制备了氮、硫共掺杂的手性碳量子点(L-CQDs,D-CQDs),手性碳点(L-CDs,D-CDs)和手性功能化的氧化石墨烯(L-GO,D-GO),对其结构进行了一系列表征,并对它们手性结构的形成机理以及催化性质进行了深入研究。主要内容如下:(1)以半胱氨酸为原料,在氢氧化钠(NaOH)的辅助下,通过水热法一步合成L-CQDs和D-CQDs。所获得的样品在212和240 nm处表现出高对称性的手性信号,前者归因于原材料的手性遗传,而后者与sp2杂化的碳平面的π-π*共轭相关。一系列实验证明手性CQDs的荧光与其手性没有直接联系。此外,手性CQDs能够很好地电化学识别手性小分子酒石酸。(2)以半胱氨酸为原料,在NaOH的协助下,通过电解法一步合成L-CDs和D-CDs。所获样品在215、248和293 nm处表现出三个高对称性手性峰。为了深入理解手性形成的机理,我们制备了不同电解时间的样品,并通过红外、拉曼、紫外-可见吸收、圆二色谱以及X射线光电子能谱对其进行了分析。结果表明215 nm处的手性峰来源于原材料的遗传,248 nm处的信号主要归因于sp2杂化碳平面的π-π*共轭,而293 nm处的手性峰与S-S键的产生有关。基于良好的手性、稳定性以及生物兼容性,手性CDs第一次被证实可以选择性调控漆酶活性,L-CDs提升20.2%的酶活性,而D-CDs降低10.4%的活性。(3)以氧化石墨烯和半胱氨酸为原材料,通过水热法一步合成L-GO和D-GO。在水热处理的过程中,半胱氨酸可以转化为胱氨酸,然后以共价键的形式与氧化石墨烯结合。圆二色谱结果显示,体系很好地保留了手性信号。基于优异的手性、生物兼容性、稳定性以及导电性,L-GO和D-GO可以很好地识别手性小分子酒石酸。此外,样品也可以识别色氨酸,L-GO的最低检测线为1.6×10-5M,而D-GO的最低检测线为2.3×10-5M。